智能电网引发能源工业革命

本刊记者|舒文琼

电力资源分布不均、发电模式过于单一、高峰时电力供应不足等是全球电力系统普遍面临的问题。在这些问题的影响下，拉闸限电时有发生，大面积、常时间的停电不足为奇，严重影响了人们的工作和生活，智能电网的概念应运而生。

其实，早在20 01年美国提出Intelligrid概念，就将智能电网带入了人们的视野，而它的大力发展主要得益于近年来中国政府和美国政府的强力推动。

2009年5月，国家电网公司提出了名为“坚强智能电网”的发展规划。该公司提出的智能电网，是以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的坚强电网为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征的现代电网，它包含电力系统各个环节，坚强可靠，经济高效，清洁环保，透明开放，友好互动，并通过特高压直流与南方电网互联。在今年的政府工作报告中，智能电网更是被重点提出，上升到了国家政策高度。

在美国，奥巴马总统上任后即将电网系统升级换代列为重要议题，并于2010年底宣布由政府出资34亿美元建设智能电网，以促进清洁能源的发展。此外，在欧洲、韩国以及日本，智能电网的项目也都在进行当中。

不过总体而言，智能电网在全球基本处于起步阶段，以我国为例，根据国家电网公司的计划，2009年至2010年为规划试点阶段，2011年至2015年为全面建设阶段，2016年至2020年方为引领提升阶段。由于处于起步阶段，业界对智能电网的内涵尚存在分歧，因此相关标准也在制定当中。业界目前形成的共识是，智能电网将实现对可再生能源的充分利用，并将促进发电、输电、配电、用电、维护方式的重大变革。

>>通过特高压电网，远在西南地区的电力资源可以高效能地输送到东部地区。

场景1

发电站就在隔壁

在人们印象中，发电系统总是分布在远离城市的郊区，然而在英国女王的白金汉宫以及伦敦唐宁街10号的英国首相官邸，发电设施就设在同一座建筑内。据悉，分布式能源系统备受英国皇室的青睐，他们采用燃气轮机分布式能源站，就近发电就近使用，省去了长途传输的麻烦，最重要的是，即使伦敦市区停电，这两个地方的电器依旧能正常工作。来到美国科罗拉多州的Boulder市，您会发现这里分布着大量的风能和太阳能发电机，并且没有集中在某个地方。没错，Boulder市也是分布式系统的积极采用者，而且对可再生能源青睐有加。

智能电网的主要目的是解决电力供给不足的问题，要解决这一问题，首先要从发电环节入手，而对分布式发电和可再生能源的使用就成了主要方法，智能电网则为它们的广泛应用提供了条件。

分布式能源是指分布在用户端的能源综合利用系统，它的能源综合利用效率为75%~90%，并且由于其贴近用户进行能量转换，还避免了远距离送电带来的输变电损失以及输热损失。

可再生能源的优势不言而喻，目前我国对可再生能源的利用程度较低，以风力发电为例，其装机尚不足2%，发电量不到1%。在近年来的相关计划中，利用可再生能源发电屡次被重点提出。值得注意的是，新能源发电方式与传统能源有所不同，可再生能源具有间歇性、分散性、大部分远离负荷中心等特点，这些都需要强大的智能电网予以支持。

场景2

高压输电降低损耗

在喧闹的上海，一条平均高度70多米的电力线绕城而过，静静地延伸至1900公里以外的四川向家坝。在这条线路上，强大的电流源源不断地在传输，每天为世博盛会送来近亿千瓦时的绿色电力。之所以称为“绿色”，不仅因为采用水力发电，更因为向家坝与上海的输电线电压高达800千伏特，超高的电压使得传输过程中的损耗大大降低。

其实，西电东输是我国的一个普遍现象。我国地域范围辽阔，自然资源分布不均，在河流密集且落差较大的西南地区，水力资源非常丰富；在辽阔的西北地区以及内蒙古，风力资源取之不尽，太阳能资源也相当充沛；在其它地区，可再生资源相对就比较欠缺。然而我国的电力使用情况则与分布情况恰恰相反，很多资源欠缺的地区往往电力负荷水平高，因此在我国就出现了一个现象：大量的资源从西部跋涉上千公里运往东部。

在长途传输的过程中，由于各种原因造成的损耗不可避免，从而引起了电力资源的大量浪费。清华大学微电子研究所副所长王志华说，全世界的发电总量在电网内部消耗了大约40%，其中大部分发生在传输线路上。根据电力传输原理，电压越高，发生在线路上的损耗就越小，因此建设长距离、大容量、低损耗功效的特高压电网技术就成为必然选择，而这也成为了智能电网的核心环节。

目前，由我国自行设计的首条特高压输电工程——晋东南－南阳－荆门工程已安全运行到“十二五”初期，国家电网还将投资6000多亿元，建设“两纵两横”特高压骨干电网。

场景3

错峰用电

美国Boulder市对电力采取了分时计价的收费方法，这里的每家每户都安装了智能电表，人们可以直观地了解当时的电价，从而把洗衣服、烫衣服等安排在电价低的时间段。人们还可以提前设定，使得洗衣机在电价低的时候自动开启。

某工厂拥有有无数个电动机、电梯、水泵、风机，这些发动机在开启的瞬间需要相当大的电量，不过你不必对此担心，因为这个系统中装有智能控制系统，它能自动将这些设备的启动时间错开，从而节约大量的电力负荷及相关投资。此外，该系统还可以控制空调的开启时间，比如，一台空调运转15分钟，把室内温度维持在24℃左右，其它两台空调可能就会停运15分钟。从而在不牺牲每个个体的前提下实现整个大楼的节能目标。

其实，如同人们在春运以及长假期间对铁路运输具有突发性的需求，在严寒的冬天以及酷热的暑天，人们会大量开启空调，从而对用电产生极高的要求，而这些时间不足一年的5%，如果按照最大峰值设计电力网络容量，那么势必会造成大量的浪费。

智能电网会自动调节电器开启时间，以均衡电量负载；当然，引入分段计价必不可少，在价钱上的区别会引导用户错开高峰使用电器。

用户还可以装上智能表计，并用智能家电替代现有家电，这样就能知道家里每种电器的耗电情况，用了多少、什么时候用得最多、怎么用最划算，据此可制订一个合理的用电方案。据悉，Google正在测试一种智能电表软件，该软件可以对用户家中电器和照明设备的用电情况进行智能分析，然后把结果传到用户的电脑中，用户可以及时了解家用电器的耗电详细信息，从而合理地安排用电时间。

>>未来，普通用户只需在自家院子里架起太阳能发电系统，就可以成为小型的电力供应商。

场景4

用户也可以发电

在位于北京上地信息产业基地的研华公司办公大楼的楼顶，许多太阳能光板整齐排列，它们不断地将太阳能转化为电能，满足公司的部分用电需求。

某天，王先生在自家的健身房里大汗淋漓地跑步，旁边的一个新型电表上，有个数字在不停地上涨。上涨的数字不代表跑步机的用电量，而是王先生在跑步过程中的发电量。跑了半小时下来，王先生不仅锻炼了身体，还解决了自家电灯1个小时的用电问题，可谓是一举两得。

智能电网到来之后，消费者既可以是电力客户，也可以自给自足提供电力，如果自己用不完，还可以将这些电拿出来卖，成为风能、太阳能、氢电池、生物沼气能的小型电力供应商。这样，用户不仅不会为停电而担忧，而且可以实现能源的再利用，分担电力公司的负担。这种用户发电模式必然需要特殊的装置，对电网的智能化改造成为必需，在整个系统中，可以计量的芯片是主要部件。

在与用户互动方面，远程抄表也是现实可行的应用之一。在宁波海曙关爱小区，电力公司人员不用上门，仅通过在普通电表中安装一个有GPS功能的手机SIM卡，就可以了解到用户的用电量。互动也是智能电网的典型特征，据了解，有些专家认为互动电网可降低客户成本，减少温室气体排放，实现电网价值的最大化，是智能电网的重要内涵之一。

场景5

5分钟内响应故障

某个小区突然出现电力故障，工作人员通过线路监测查询系统迅速将故障发生地点精确定位，并通过遥控操作停止了故障点周围约五十米范围的供电，然后火速前往抢修。据统计，从故障发生到工作人员来到故障发生地所需时间不到5分钟。

而在以前，倘若出现电力故障，电力公司首先要对故障发生周边较大的区域停电，电工们需要一段一段地找出故障所在位置，才能进行抢修。逐段查找故障往往需要花上5个小时，抢修则要花1个小时，大面积的停电也给百姓的生活工作带来了极大的不便。可以说，智能电网实现了故障点的精确定位，大大减少了检修时需要停电的面积，也省下了进行故障寻找的时间。

对故障的快速排查就是智能电网的典型应用之一，据了解，当智能电网发展到较高水平时还可具有自愈能力，具有自愈能力的现代化电网会在电网遭遇异常情况或自然灾害时自动切除故障，自动恢复负荷，保障电网安全和客户用电，减少经济损失。

对于电力部门而言，通过智能电网还可随时监控运行中的异常状况，比如哪些区域用电负荷过高，可能跳闸，会在第一时间发现并及时转供处理；而一旦哪个地方出现漏电偷电等电力异常行为，系统也会通过采集的数据及时反映，电力公司会及时发现并处理。

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爱立信端到端的智能电网通信方案

在智能电网通信网络中，爱立信可以提供包括骨干（IP核心路由器、骨干光网络ASON/DWDM），汇聚（IP交换机、CWDM），接入（GPON、微波）等方案。

在骨干网络中，爱立信的O M S 3 2 0 0大容量A S O N设备、MHL3000 DWDM设备在电力通信网络中广泛应用，IP路由器方面，爱立信集成了Juniper骨干路由器。

在城域汇聚方面，爱立信MHL3000设备、CWDM与DWDM共用平台，帮助用户节省投资简化网络；爱立信多业务边缘路由平台，结合业界先进的2/3层交换机，为智能电网提供可靠的汇聚和业务提供点。

在接入方面，爱立信的GPON具有大容量、远距离、多分支的能力，适合智能电网的大服务、低密度的覆盖方式。

在解决宽带接入通道的同时，针对智能电网的实际情况，爱立信的M2M平台解决方案和手机视频（Me-On-TV）解决方案，可以对远程监测、故障排查、远程视频辅助等提供帮助。爱立信的Blew Fiber也为电力用户提供了方便的光纤接入的补充。

爱立信将从2010年8月开始建设宁东—山东±660千伏直流输电示范工程，这是世界上首个±660千伏电压等级的直流输电工程。爱立信为银川东、龙州、吕梁、左权、北张、德州、淄博和青岛换流站共计8个站点提供爱立信OMS1664设备，它的传输速率为2.5Gbit/s,可在不中断运行的情况下平滑升级到10Gbit/s。为了便于用户统一管理和维护这些网络设备，爱立信还为其提供了最新的解决方案ServiceOn网络/网元管理系统、光路子系统及安装督导服务等。